การกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์เป็นคำที่ใช้อธิบายการกระจายตัวของอิเล็กตรอนในอะตอม โดยเป็นไปตามชุดกฎเกณฑ์ตามกลศาสตร์ควอนตัม ซึ่งช่วยให้เราเข้าใจว่าอะตอมมีปฏิสัมพันธ์กันอย่างไรเพื่อสร้างโมเลกุลและสารประกอบ การรู้โครงร่างทางอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมช่วยให้เราสามารถทำนายคุณสมบัติทางเคมี ปฏิกิริยา และประเภทของพันธะที่อะตอมสามารถก่อตัวได้
อิเล็กตรอนในอะตอมถูกจัดเรียงเป็นเปลือกรอบนิวเคลียส เปลือกเหล่านี้เรียกอีกอย่างว่าระดับพลังงานและมีป้ายกำกับว่า \(K, L, M, N,\) และอื่นๆ โดยเริ่มจากตำแหน่งที่ใกล้กับนิวเคลียสมากที่สุด แต่ละเปลือกสามารถเก็บจำนวนอิเล็กตรอนสูงสุดได้: \(2n^2\) โดยที่ \(n\) คือจำนวนของเปลือก ดังนั้น เปลือกแรก (K) สามารถจุอิเล็กตรอนได้ถึง 2 ตัว เปลือกที่สอง (L) มากถึง 8 เปลือกที่สาม (M) มากถึง 18 และต่อๆ ไป
ภายในเปลือกเหล่านี้ อิเล็กตรอนจะถูกจัดเพิ่มเติมเป็นระดับย่อยหรือออร์บิทัล โดยมีป้ายกำกับว่า \(s, p, d,\) และ \(f\) \(s\) ออร์บิทัลสามารถจุอิเล็กตรอนได้ 2 ตัว, \(p\) ไม่เกิน 6, \(d\) ไม่เกิน 10 และ \(f\) ไม่เกิน 14 การจัดเรียงอิเล็กตรอนภายในออร์บิทัลเหล่านี้เป็นไปตามนี้ กฎหลักสามข้อ: หลักการ Aufbau, หลักการกีดกันของ Pauli และกฎของ Hund
การกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์เขียนโดยการแสดงรายการจำนวนอิเล็กตรอนในแต่ละวงโคจรตามลำดับที่เต็มไป ตัวอย่างเช่น โครงร่างของไฮโดรเจนซึ่งมีอิเล็กตรอน 1 ตัว คือ \(1s^1\) ฮีเลียมซึ่งมีอิเล็กตรอนสองตัวคือ \(1s^2\)
เมื่อเราย้ายไปยังองค์ประกอบที่มีอิเล็กตรอนมากขึ้น การกำหนดค่าก็จะซับซ้อนมากขึ้น ตัวอย่างเช่น ออกซิเจนที่มีอิเล็กตรอน 8 ตัวมีการกำหนดค่า \(1s^2 2s^2 2p^4\) สัญลักษณ์นี้แสดงว่าเปลือกแรก (เปลือก K) เต็มด้วยอิเล็กตรอน 2 ตัว และเปลือกที่สอง (เปลือก L) มีอิเล็กตรอน 2 ตัวอยู่ในวงโคจร \(s\) และอิเล็กตรอน 4 ตัวอยู่ในวงโคจร \(p\)
โซเดียม (Na): โซเดียมมีอิเล็กตรอน 11 ตัว โดยมีโครงสร้าง \(1s^2 2s^2 2p^6 3s^1\) โครงสร้างนี้แสดงให้เห็นว่าเปลือกสองอันแรกเต็มแล้ว และเปลือกที่สามมีอิเล็กตรอนหนึ่งตัวอยู่ในวงโคจร \(s\)
คลอรีน (Cl): คลอรีนมีอิเล็กตรอน 17 ตัว โดยมีโครงสร้าง \(1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^5\) โครงสร้างนี้แสดงเปลือกชั้นที่หนึ่งและชั้นที่สองแบบเต็ม โดยชั้นที่สามมีอิเล็กตรอน 2 ตัวอยู่ในวงโคจร \(s\) และ 5 ตัวอยู่ในวงโคจร \(p\) ทำให้อิเล็กตรอนหนึ่งตัวไม่เต็ม
เหล็ก (Fe): เหล็กที่มีอิเล็กตรอน 26 ตัว มีโครงแบบ \(1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^6\) โครงสร้างที่ซับซ้อนนี้บ่งชี้ว่าวงโคจร \(d\) เริ่มเติมเต็มหลังจากวงโคจรของเปลือกที่ 4 \(s\) ถูกเติมเต็ม ตามหลักการของ Aufbau
การทำความเข้าใจการกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมเป็นสิ่งสำคัญในการทำนายพฤติกรรมทางเคมีของอะตอม องค์ประกอบในกลุ่มเดียวกันของตารางธาตุมีโครงร่างที่คล้ายคลึงกันในเปลือกนอกสุด ซึ่งอธิบายว่าทำไมจึงแสดงคุณสมบัติทางเคมีที่คล้ายคลึงกัน ตัวอย่างเช่น โลหะอัลคาไลทั้งหมดมีอิเล็กตรอนเพียงตัวเดียวในวงโคจร \(s\) ภายนอกสุด ทำให้เกิดปฏิกิริยาสูงและมีแนวโน้มที่จะก่อตัวไอออน +1
นอกจากนี้ การกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ยังส่งผลต่อคุณสมบัติทางแม่เหล็ก ความเสถียร และประเภทของพันธะที่อะตอมสามารถก่อตัวได้ ตัวอย่างเช่น องค์ประกอบที่มีชั้นย่อยที่เติมครึ่งหนึ่งหรือเต็มนั้นมีแนวโน้มที่จะมีเสถียรภาพมากกว่าเนื่องจากการกระจายตัวของอิเล็กตรอนแบบสมมาตร
การกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์เป็นลักษณะพื้นฐานของเคมีที่อธิบายการกระจายตัวของอิเล็กตรอนในอะตอม โดยเป็นไปตามหลักการและกฎเกณฑ์เฉพาะ ช่วยให้สามารถทำนายคุณสมบัติและพฤติกรรมทางเคมีขององค์ประกอบได้ จากการศึกษาการกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ เราได้รับข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับธรรมชาติของปฏิกิริยาขององค์ประกอบและปฏิกิริยาที่อาจเกิดขึ้นในการก่อตัวของโมเลกุลและสารประกอบ
